澳大利亞皇家墨爾本理工大學(RMIT)的研究人員近日表示,如果綠色氫的制造需要大量的淡水,或者會導致有毒氯的大量產出,那么它就不能被視為環(huán)保。因此,他們提出了一種“十分環(huán)保”的廉價生產技術。
眾所周知,綠色氫需要大量的水進行電解,經計算,每千克氫大約需要9升純水。這不僅對許多水資源匱乏的地區(qū)極不友好,而且本身也是一個不環(huán)保的因素。而如果能用海水直接制氫,光從原材料這一點上來說,至少是無限而且免費的。
不過,海水直接制氫存在著一些難題需要解決,例如首先需要考慮腐蝕問題,然后是需要應對大量雜質和微生物。最后你還要考慮在制氫工作完成后,你把什么放回海洋中?你是否會創(chuàng)造有危險性的含鹽水平,而且把高濃度的有毒氯放回了海洋環(huán)境。因此,目前有許多科學家在致力于這方面的研究。
在上述新研究中,RMIT的科學家們宣布了一種具有巨大潛力的制備方法,可以直接從海水中產生高效、低成本的綠色氫氣,而不產生氯。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了科學期刊《Small》雜志上。
該研究論文首席研究員Nasir Mahmood博士表示,“使用海水的最大障礙是氯,它作為副產品伴生。如果我們(用海水)滿足世界對氫的需求,而不先解決這個問題,我們每年將生產2.4億噸氯,這是世界氯需求量的三到四倍。這樣制氫是沒有意義的,因為它可能會以不同的方式破壞我們的環(huán)境。我們的工藝不僅不產生二氧化碳,也不產生氯。”
具體而言,RMIT的設備使用了一種由氮摻雜的磷化鎳(NiMo3P)片制成的新型催化劑。在每個片狀層中都有大量孔隙,旨在加速催化活性和質量轉移。
研究小組說,氮摻雜有許多功能,包括增加導電性,優(yōu)化電子密度和表面化學,以及在薄片中為水催化創(chuàng)造新的活性點。氮與表面金屬結合時產生的電負性,有助于阻止不需要的離子和分子接觸催化劑的表面,而表面上存在的磷酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽和羥基離子則有助于阻擋膽堿并防止腐蝕。
實驗發(fā)現,該催化劑表現出了突出的效率,并能完全抑制氯的生成。Mahmood表示,“這些新型催化劑運行所需的能量非常少,并且可以在室溫下使用。它們還相對便宜,易于大規(guī)模生產,以滿足綠色氫市場預期的需求。”
下一步,該團體將建立一個運行這些催化劑片堆的原型電解器系統(tǒng),以生產大量的氫氣,并開始優(yōu)化系統(tǒng)規(guī)模的效率。
Mahmood指出,這項技術可以幫助實現澳大利亞政府的目標,即以2澳元/公斤(1.40美元/公斤)的價格生產綠色氫氣。在這個水平上,它與使用化石燃料生產的“灰氫”相比,具有成本競爭力。
原標題: 海水制氫瓶頸已破